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DTI在脑膜瘤、胶质瘤及转移瘤患者诊断及手术指导中的应用研究

2021-12-22 53 上传者：管理员

摘要：目的研究磁共振扩散张量成像( DTI)在脑膜瘤、胶质瘤及转移瘤患者诊断及手术指导中的应用价值。方法选择本院2018年2月至2020年3月收治的100例颅内幕上肿瘤患者作为试验组,其中脑膜瘤34例,胶质瘤38例,转移瘤28例,包含良性脑肿瘤34例与恶性脑肿瘤66例,另选同期本院收治的54例颅内幕上肿瘤患者作为对照组。试验组患者术前均接受核磁共振成像(MRI)平扫及增强扫描,DTI检查,术中联合神经系统导航技术切除肿瘤;对照组患者术前均进行常规MRI平扫和增强扫描,并接受传统颅内肿瘤切除术。对比各组表观弥散系数(ADC值)、rADC值、各向异性分数(FA值)、rFA值,观察对照组和试验组手术肿瘤切除率,术后致残率及术后新发运动功能障碍率。结果脑膜瘤组肿瘤实质区ADC值、rADC值、FA值、rFA值均高于胶质瘤组及转移瘤组(P<0.05),胶质瘤组ADC值、rADC值低于转移瘤组(P<0.05);胶质瘤组与转移瘤组FA值及rFA值比较无统计学差异(P>0.05)。良性肿瘤组ADC值、rADC值、FA值、rFA值高于恶性肿瘤组(P<0.05)。恶性肿瘤瘤周白质区rADC值高于对侧正常白质区(P<0.05),FA值、rFA值低于对侧正常白质区(P<0.05),恶性肿瘤瘤周白质区与对侧正常白质区ADC值比较无统计学差异(P>0.05)。试验组肿瘤切除率明显高于对照组(P<0.05),术后致残率明显低于对照组(P<0.05),两组术后新发运动功能障碍率比较无统计学差异(P>0.05)。结论 DTI检查能够利于颅内肿瘤类别的鉴别诊断,且可反映颅内肿瘤和周围白质纤维束的关系,指导临床手术方案的制定。

关键词：
手术指导
磁共振扩散张量成像
胶质瘤
脑膜瘤
转移瘤
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脑膜瘤、胶质瘤、转移瘤为常见脑肿瘤，既往研究已表明，同一肿瘤的不同级别或不同肿瘤的生物学行为、良恶性程度和预后有显著差异，术前充分评估肿瘤位置、大小、病变周围组织水肿等情况对手术方案的制定及预后评价有重要价值[1]。有研究报道，局部浸润程度与肿瘤等级并非完全一致，并发现低级星形胶质细胞瘤对周围组织的浸润广泛[2]。又有研究发现，脑肿瘤术可能伤及白质纤维束，术后有较高的神经功能障碍和致残率[3]。影像学检查在神经外科诊疗中有重要作用，常规磁共振成像(MRI)近年来已广泛应用于颅内疾病的诊疗中，其可依据病灶的形态、数目、大小及实质信号特点和增强表现等进行诊断，但对于不典型者定性诊断的难度较大[4]。磁共振扩散张量成像(DTI)是活体脑微细结构检查的非侵入性手段，可清晰显示神经纤维束的排列、方向、走形，定量分析脑实质病理或生理改变[5]。本研究主要探讨DTI在脑膜瘤、胶质瘤及转移瘤患者诊断及手术指导中的应用价值，为疾病诊疗提供参考依据。

1、资料与方法

1.1一般资料

选择本院2018年2月至2020年3月收治的100例颅内幕上肿瘤患者作为试验组，纳入标准：术前因头痛、肌力下降和感觉障碍等症状就诊；手术前均接受MRI平扫及增强扫描与DTI检查，术中联合神经系统导航技术切除肿瘤，术后均经病理组织活检确诊；全身情况可耐受手术；病例资料完整。排除标准：脑疝或明显颅内压增高，需急诊外科手术；MRI检查禁忌证；既往接受过放化疗或手术治疗；颅内肿瘤复发；凝血功能障碍；颅内其他病变。100例颅内幕上肿瘤中女57例，男43例；年龄21～69岁，平均年龄(53.18±4.82)岁，脑膜瘤34例，胶质瘤38例，转移瘤28例。100例颅内幕上肿瘤分为良性脑肿瘤34例(脑膜瘤)，恶性脑肿瘤66例(转移瘤+胶质瘤)。另选同期本院收治的54例颅内幕上肿瘤患者作为对照组，其均进行常规MRI平扫和增强扫描，并接受传统颅内肿瘤切除术，女30例，男24例；年龄20～67岁，平均年龄(53.54±4.55)岁，脑膜瘤16例，胶质瘤31例，转移瘤7例。各组一般资料比较无统计学差异(P>0.05)。

1.2方法

1.2.1检查方法

用3.0T超导型磁共振扫描系统进行相关检查，最大梯度切换率及最大梯度场强分别为150T/(m·s)、40Tm/m，均选择标准8通道颅脑专用线圈。患者在检查床上取仰卧位，头部先进，两侧上肢放置在躯体两侧，用软海绵填塞固定头颅，指导患者平静呼吸，检查期间保持头部不动。首先予以三平面定位，予以常规横轴位和矢状位T1加权成像、T2加权成像和横轴位的T2-液体衰减反转恢复序列平扫。再进行弥散加权成像、DTI扫描，DTI扫描参数：回波时间为85ms，重复时间为4600ms，视野为224mm×224mm，矩阵为512×512，激励次数为2，弥散敏感系数b值为0s/mm2、1000s/mm2，层间距为0mm，层厚为2.9mm，扫描参数为35～40层，扫描时间为317s。之后再予以横轴位、冠状位和矢状位的T1加权成像的增强扫描，增强扫描对比剂选择马根维显，在肘前静脉注入0.2mL/kg，流速3mL/s。

1.2.2 DTI数据处理

扫描完成后，收集DTI扫描的原始数据并上传至相关处理工作站，用软件包进行图像分析和重建。取肿瘤所在层面，用图像矫正功能予以衡量、翻译和修剪，调节阈值设定和降噪处理。用内插方法和平行处理，提高图像分辨率。自动重组得到表观弥散系数图(ADC)和各向异性分数图(FA)，测定肿瘤旁白质区、对侧正常白质区、肿瘤实质区的ADC值及FA值，并计算相对ADC(rADC)值和相对FA(rFA)值。

1.2.3神经导航系统的术中融合

在神经导航系统软件中导入光盘数据，创建三维模型，将DTI和MRI影像融合，进行Fiber Tracking模式，在此融合图像上将病变周围标记为感兴趣区。将病变和周围传导束进行三维重建，按照建模结果初步观察病灶位置、病灶和周围纤维束的关系和其标记点位置。安装头架，将体位摆好，头部固定，将影像上标记点和患者标记点三维图形进行融合。

1.3观察指标

比较不同颅内肿瘤患者，良性与恶性肿瘤患者肿瘤实质区ADC值、rADC值、FA值、rFA值，恶性肿瘤患者瘤周白质区和对侧正常白质区ADC值、rADC值、FA值、rFA值。分析对照组和试验组手术肿瘤切除率、术后致残率(术后肌力较术前降低或偏瘫)及术后新发运动功能障碍率(失语发生情况)。

1.4统计学分析

数据处理选用SPSS 18.0软件包，计量资料用表示，三组间比较用方差分析，两组间用t检验比较，计数资料用[n(%)]表示，用连续校正或χ2检验比较，P<0.05表示差异有统计学意义。

2、结果

2.1不同肿瘤类型肿瘤实质区ADC值、rADC值、FA值、rFA值分析

脑膜瘤组肿瘤实质区ADC值、rADC值、FA值、rFA值均高于胶质瘤组及转移瘤组(P<0.05)，胶质瘤组ADC值、rADC值低于转移瘤组(P<0.05)；胶质瘤组与转移瘤组FA值及rFA值比较无统计学差异(P>0.05)，见表1。

表1不同肿瘤类型肿瘤实质区ADC值、rADC值、FA值、rFA值分析

2.2良性肿瘤组与恶性肿瘤组肿瘤实质区ADC值、rADC值、FA值、rFA值分析

良性肿瘤组ADC值、rADC值、FA值、rFA值高于恶性肿瘤组(P<0.05)，见表2。

2.3恶性肿瘤瘤周白质区、对侧正常白质区ADC值、rADC值、FA值、rFA值分析

恶性肿瘤瘤周白质区rADC值高于对侧正常白质区(P<0.05),FA值、rFA值低于对侧正常白质区(P<0.05)，恶性肿瘤瘤周白质区与对侧正常白质区ADC值比较无统计学差异(P>0.05)，见表3。

表2良性肿瘤组与恶性肿瘤组肿瘤实质区ADC值、rADC值、FA值、rFA值分析

表3恶性肿瘤瘤周白质区、对侧正常白质区ADC值、rADC值、FA值、rFA值分析

2.4对照组和试验组肿瘤切除率、术后致残率及术后新发运动功能障碍率分析

试验组肿瘤切除率高于对照组(P<0.05)，术后致残率低于对照组(P<0.05)，两组术后新发运动功能障碍率比较无统计学差异(P>0.05)，见表4。

表4对照组和试验组肿瘤切除率、术后致残率及术后新发运动功能障碍率分析[n(%)]

3、讨论

近年来颅内肿瘤的发病率呈上升趋势，颅内肿瘤多见于脑膜瘤、胶质瘤和转移瘤，脑膜瘤存在周围白质“挤压征”、宽基底与脑膜相连等脑外肿瘤特点。转移瘤的周围水肿较明显，多属多发脑肿瘤，但临床也可见单发颅内转移瘤，其周围水肿轻，呈环形强化，难以与高级别胶质瘤区分。有研究报道，微囊型脑膜瘤容易在大脑凸面发生，瘤周容易发生水肿，占位效应明显，增加与高级别胶质瘤的鉴别难度[6]。以上三种颅内肿瘤的处理方案有明显差异，因此术前准确鉴别对临床方案的制定有重要指导作用。

MRI有扫描速度快、分辨率高、多方位成像、无辐射等特点，常规MRI平扫和增强扫描在颅内疾病诊断中有一定作用，但对于占位性病变不典型者的定性诊断有较高难度[7]。DTI为新型的影像学检查模式，具有无创性，能够从平面和三维角度显示病灶，清晰反映脑内白质纤维束，在反映肿瘤周围白质纤维束走形，肿瘤和纤维束关系等方面有独特优势[8]。ADC值、FA值为DTI中最常用的参数值，其中ADC值可反映分子弥散阻力及水平，且与分子弥散的大小呈正相关，细胞外间隙缩小，可影响弥散，降低ADC值。FA值能够反映水分子扩散方向，FA值越低提示细胞密集程度较小。相关研究报道，ADC值及FA值在肿瘤诊断和鉴别诊断中有重要作用[9]。龚军伟等[10]研究也表明，ADC值及FA值与肿瘤恶性程度有明显相关性，FA值能够反映肿瘤血管分布及细胞增殖程度。有研究指出，DIT在颅内肿瘤诊断和鉴别诊断中有一定优势[11]。良性脑膜瘤可引起血液回流异常，导致水肿，胶质瘤周边水肿区有散在肿瘤细胞浸润，又有毛细血管和间质水肿。传统MRI仅可显示瘤周水肿，无法区别肿瘤浸润所致水肿和血管源性水肿，可影响ADC值和FA值测定。rADC值、rFA值能够排除恶性肿瘤血管源性水肿对ADC值和FA值的影响，提高结果的可靠性。

本研究结果显示，脑膜瘤FA、rFA值明显高于转移瘤与胶质瘤(P<0.05)，但转移瘤与胶质瘤的FA、rFA值则无显著差异，脑膜瘤ADC值、rADC值又明显高于胶质瘤和转移瘤(P<0.05)，提示DTI检查在颅内肿瘤鉴别上有一定作用。考虑与脑膜瘤细胞密度高，异性程度明显增加有关，因此FA、rFA值、ADC值及rADC值较高。胶质瘤有多坏死囊变表现，细胞密度显著降低，导致局部细胞结构受到破坏，加上水肿和肿瘤细胞可进入纤维束轴突，加快各个方向的水分子弥散，降低各项异性程度，因此FA值较脑膜瘤低[12]。另外本研究结果显示，恶性肿瘤组FA值及rFA值、ADC值及rADC值均低于良性肿瘤组，提示DTI能够利于颅内良、恶性肿瘤的鉴别，分析原因为恶性肿瘤的恶性程度高，细胞生长速度快，可减小细胞外间隙，导致水分子弥散受限，因此降低ADC值和FA值。

有研究发现，胶质瘤可有非增强及增强区域，瘤周水肿区域也可发生肿瘤性胶质细胞[13]。调查研究报道，肿瘤切除范围过大可能导致白质纤维束受损，引起多种神经功能障碍，肿瘤切除范围过小则可增加肿瘤复发率[14]。临床准确判断胶质瘤浸润程度能为手术计划和放疗靶定位提供有利参考。研究表明，胶质瘤能够随脑白质纤维束发生浸润性生长，通过白质纤维束能够进一步判断肿瘤浸润范围[15]。已有研究指出，DTI中的参数值可对肿瘤浸润程度进行定量分析[16]。本研究中，瘤周白质区的rADC值高于对侧正常白质区，FA值、rFA值则较对侧正常白质区低，提示DTI中rADC值、FA值、rFA值在对侧正常白质区和瘤旁白质区中存在特异性，从而能够对肿瘤浸润程度进行量化判断。考虑与肿瘤细胞可增加细胞有丝分裂、细胞增殖及坏死等反应的兴奋性，增加rADC值，另外恶性肿瘤对周围正常白质结构有一定影响，从而降低FA值、rFA值[17]。

手术切除是颅内肿瘤的主要治疗手段，但其手术难度较大，既往研究报道，脑功能区肿瘤的手术切除率较低，容易导致神经纤维束受损，引起不可逆损伤，并有较高的致残率[18]。常规MRI扫描难以反映肿瘤周边白质纤维束的走形及形态。临床研究报道，DTI能够增加肿瘤切除范围，并保护神经功能[19]。神经导航技术能够三维显示正常头颅和病灶，且可在术中进行实时监控，最大程度提高手术效果。聂柳等[20]的研究表明，神经导航技术结合DTI能够尽可能地保护纤维束，提高肿瘤切除的安全性和患者生存质量。本研究发现，神经导航技术结合DTI治疗患者的肿瘤全切率显著较高(P<0.05)，术后致残率较低，证实二者结合能够增加手术切除范围，降低并发症发生。尽管神经导航技术结合DTI组术后新发运动功能障碍率低于传统切除组，但组间无显著差异，可能与观察样本例数较少有关。

综上所述，DTI检查是脑膜瘤、胶质瘤及转移瘤鉴别诊断的有效方式，能够反映恶性肿瘤的浸润程度，为手术切除范围提供参考依据。

参考文献：

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